4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件-2024--2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

氢原子光谱和玻尔的原子模型 年 级：高二 学 科：高中物理（选择性必修三） 早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。 光谱 （2）连续光谱（连续谱） （1）线状光谱（线状谱） 气体中中性原子的发光光谱都是线状谱， 说明原子只发出几种特定频率的光。 不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的。 线状谱的谱线也叫原子的特征谱线（原子光谱）。 由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定物质的化学组成成分。这种方法叫做光谱分析。 优点：灵敏度高。样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。 光谱分析 漆碗：第三文化层（距今6500～6000年）．利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似． X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分． 氢原子光谱的实验规律 氢原子只能发出一系列特定波长光 巴耳末公式： R叫做里德伯常量 n 有两层含义，一是 n 取一个值，可求出氢光谱中一条谱线的波长，说明每一个 n 值分别对应一条谱线。 二是 n 值只能取正整数值3，4，5，…… 经典理论的困难 核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小 原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 事实上：原子是稳定的 原子光谱是线状谱 玻尔原子理论的基本假设 假说1：轨道量子化 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射，也就是说，电子的轨道是量子化的。 + 分立轨道 假说2：定态 电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态,具有不同的能量。 能级：量子化的能量值。 定态：原子中具有确定能量的稳定状态。 基态：能量最低的状态(离核最近) 基态 激发态：其他的能量状态 激发态 量子数 1 2 3 轨道与能级相对应 E4 1 2 3 4 5 E1 E3 E2 E5 E∞ n 假说3：频率条件 原子在始、末两个能级 Em 和 En ( Em>En ) 间跃迁时，发射 (或吸收) 光子的频率可以由前后能级的能量差决定： E4 1 2 3 4 5 E1 E3 E2 E5 E∞ n 玻尔理论对氢光谱的解释 巴耳末系 -13.6 eV -3.40 eV -1.51 eV -0.85 eV -0.54 eV 0 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n= 巴尔末公式有正整数 n 出现，这里我们也用正整数 n 来标志氢原子的能级。 巴尔末公式： 按照波尔理论，当从E3到E2时，辐射的光子的能量为 3 2 巴耳末公式代表的是电子从量子数n=3,4,5能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。 －－－－－－－－－ 1 2 3 4 5           0 n E/eV ∞ 赖曼系（紫外线） 巴耳末系（可见光） 帕邢系（红外线） 布喇开系 逢德系 N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6 成功解释了氢光谱的所有谱线 + 波尔理论的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性 在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念 同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律 除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难 氦原子光谱 量子化条件的引进没有适当的理论解释 人们经过进一步探索，建立了完整描述微观规律的量子力学。 原子中电子的坐标没有确定的值。因此，我们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多少，而不能把电子的运动看成一个具有确定坐标的质点的轨道运动。 当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的。如果用疏密不同的点表示电子在不要各个位置出现的概率，画出图来就像云雾一样，人们形象地把它叫作电子云（electron cloud）。 量子力学部分内容 谢谢大家！ $$